Control de velocidad PWM

            En este apartado veremos como construir un control de velocidad para motores de corriente continua por modulación de ancho de pulso (PWM de sus siglas Pulse Width Modulation). El control de velocidad por PWM consiste en conmutar el motor con una onda cuadrada de frecuencia constante, y con la posibilidad de modificar su ciclo de trabajo. Esto quiere decir que nosotros podemos controlar la potencia que entregamos al motor modificando sólo el tiempo que la onda está en estado alto con respecto a cuando está en estado bajo.

             El periodo es la característica de la onda que nos indica el tiempo que dura un ciclo completo, por ejemplo 1ms (la frecuencia será de 1kHz). Dentro de este periodo, nosotros podremos modificar el tiempo para cuando la onda esté en estado alto o en estado bajo. Por ejemplo, si tenemos una onda con un periodo de 100µs, podemos hacer que esté en estado alto durante 30µs y en estado bajo durante 70µs y el periodo seguirá siendo 100µs (por lo tanto frecuencia constante). En este caso tendríamos un ciclo de trabajo del 30%, ya que de los 100µs, están en estado alto los primeros 30µs. En cambio, si hacemos que la onda esté en estado alto durante 65µs y en estado bajo durante 35µs, el periodo será 100µs igual, pero el ciclo de trabajo es ahora del 65%.

            Por lo tanto, si juntamos un circuito electrónico que nos entregue una onda cuadrada con ciclo de trabajo variable mediante un potenciómetro y buscamos la manera de poder conmutar el motor según esa onda, habremos realizado un control de velocidad.


            Para ello vamos a utilizar un famoso circuito integrado, el NE555 (DataSheet). Se trata de un temporizador muy versátil que nos permite generar pulsos a partir de fuentes de alimentación continuas. Utilizando la configuración adecuada, podremos variar el ciclo de trabajo de la onda que genera. Dicho circuito es el siguiente:

            Este circuito entrega a la salida (OUTPUT) una onda cuadrada de aproximadamente 14kHz y nos permite variar su ciclo de trabajo con el potenciómetro RV1. El condensador C1 se carga a través de la resistencia R1, la mitad del potenciometro RV1 y el diodo D2 y se descarga a través del diodo D1 y la otra mitad del potenciómetro RV1 en el pin 7 del NE555. Al variar el potenciómetro, estamos aumentando y disminuyendo o viceversa los tiempos de carga y descarga respectivamente, variando así el momento en el que la onda está arriba y en el que está abajo. El condensador C3 se encarga de filtrar la alimentación y el condensador C2 forma parte de la configuración normal del NE555 para evitar posibles interferencias.


            Ya solo queda hacer un circuito que nos permita conmutar un motor a partir de la onda generada. Para ello vamos a utilizar un transistor MOSFET IRFZ44N (DataSheet), ya que tiene una resistencia de fuente-drenador muy baja (en torno a los 20mΩ) y no tendrá prácticamente perdidas por calor. El circuito final queda así:

            Circuito impreso en ARES: Layout_Download

            El diodo D3 es un diodo de protección para evitar que las corrientes auto-inducidas del motor puedan quemar el transistor MOSFET.